De aanblik van gewoon zout opgelost in water is u naar alle waarschijnlijkheid volkomen bekend, aangezien het fenomeen letterlijk de wereld domineert. Meer dan tweederde van het aardoppervlak is bedekt met oceaanwater, dat met name zout of "zout" van karakter is. ("Sal" is het Latijnse woord voor zout.)
Tafelzout is gemaakt van de ionische verbindingnatriumchloride,die bestaat uit de chemische elementen natrium en chloor. Waarschijnlijk heb je als kind door onbedoeld spelen aan de keukentafel geleerd dat als je zout in een glas zuiver water strooit, het zout na een tijdje verdwijnt; hoe meer zout je toevoegt, hoe langer dit duurt, en het kan wat schudden of roeren nodig hebben om tot stand te komen.
vaste stoffenoplossenin een vloeibaar oplosmiddel (meestal water in chemie-experimenten) een oplossing maken, en zout dat in water oplost is een klassiek voorbeeld van hoe een polaire opgeloste stof zich gedraagt in een polair oplosmiddel zoals H2O. Onderweg krijg je een bijgerecht van zuur-base chemie om de "smaak" van de zoutwaterervaring af te ronden!
Zout en water: de basis
Water (H2O) bestaat uit de elementen waterstof (aangeduid met H op deperiodiek systeem der elementen) en zuurstof (O) in een 2-op-1 molaire verhouding. Dit betekent dat er twee H-atomen zijn voor elk O-atoom in water. Omdat een zuurstof ongeveer 16 keer massiever is dan een waterstofatoom, is het watermolecuul echter bijna negen tiende van de massa zuurstof.
Water is een vaste stof bij temperaturen onder 0 °C, een vloeistof tussen 0 °C en 100 °C en een gas (waterdamp) bij temperaturen boven 100 °C. Het is polair, wat betekent dat hoewel het geen nettolading heeft, delen ervan (in dit geval het zuurstofatoom) enigszins negatief vanwege een hogere dichtheid van elektronen, waardoor andere delen (in dit geval de waterstofatomen) enigszins overblijven positief.
Tafelzout (natriumchloride of NaCl) is een ionische verbinding, wat betekent dat de binding die het vormt het gevolg is van de donatie van een elektron van het ene atoom (hier Na) naar het andere (Cl), in plaats van het delen van elektronen in covalente obligaties. Dit maakt de binding sterk elektronegatief, waarvan de gevolgen bij het oplossen van NaCl in water al snel duidelijk zullen worden.
Reageert NaCl met water?
Scherpzinnige lezers kunnen zich afvragen waarom het bekende chem-lab zuur HCl, zoutzuur, niet wordt gevormd wanneer NaCl in water wordt geplaatst. De vermeende reactie is:
NaCl + H2O → NaOH + HCl
Hoewel deze reactie in theorie zou kunnen verlopen, is deze uiterst energetisch ongunstig. Dit komt omdat HCl een veel sterker zuur is dan water en gelukkig zijn proton afstoot in oplossingen met een zuurgraad die veel hoger is dan die van water, dat een neutrale pH van 7 heeft. Ook is natriumhydroxide (NaOH) een zeer sterke base die het vrijgekomen H. zou opslokken+ ionen hoe dan ook, water maken.
De pijl in de bovenstaande vergelijking moet daarom wijzen in deandererichting, omdat dit dethermodynamicavan de oplossing.
Zout opgelost in water: moleculaire interacties
Al opgemerkt was de polariteit van zowel het watermolecuul, dat je je kunt voorstellen als ruwweg boemerangvormig, als het NaCl-molecuul, dat meer op een korte halter lijkt.
Wanneer tafelzout in water wordt geplaatst, wordt het enigszins elektropositieve natriumgedeelte aangetrokken door het enigszins elektronegatieve zuurstofgedeelte van watermoleculen. Tegelijkertijd wordt het enigszins elektronegatieve chloorgedeelte van NaCl aangetrokken door het enigszins elektropositieve waterstofgedeelte van water.
In geen van beide gevallen wordt een echte binding gecreëerd, maar de attracties zetten een "touwtrekken" op waarin de ionische bindingen van NaCl en de covalente bindingen van H2O zijn beide gespannen.
De sterkere covalente bindingen van water (dat in het algemeen ook bij elkaar wordt gehouden door waterstofbruggen)tussenwatermoleculen) winnen, en NaCl wordt uit elkaar getrokken, met de Na+ en Cl_ ionen die losjes op hun plaats zitten tussen de intacte H2O moleculen. NaCl is danopgelost.